在以太坊区块链上，智能合约的编写离不开对数据类型的精确理解和运用，以太坊数据类型是 Solidity 编程语言（以太坊最主流的智能合约开发语言）的基础，它们定义了变量可以存储的数据种类、占用的内存或存储空间以及可执行的操作，掌握这些数据类型，对于编写安全、高效且符合逻辑的智能合约至关重要，本文将详细介绍以太坊（Solidity）中的主要数据类型。

以太坊的数据类型主要可以分为两大类：值类型（Value Types）和引用类型（Reference Types）。

值类型 (Value Types)

值类型的变量在赋值或传递给函数参数时，总是被复制一份,这意味着对副本的修改不会影响原始变量。

  1. 布尔型 (bool)

    • 描述：最基本的数据类型，取值只能是 true 或 false。
    • 操作：支持 (逻辑非)、&& (逻辑与)、 (逻辑或)、 (等于)、 (不等于) 等运算。
    • 示例：bool public isActive = true;

  2. 整数型 (Integers)

    • 描述：用于表示整数，分为有符号整数 (int) 和无符号整数 (uint)。
    • 大小：int8 到 int256（8位到256位，有符号），uint8 到 uint256（8位到256位，无符号），默认是 int256 和 uint256。
    • 操作：支持所有常见的算术运算（, , , , %, **, <<, >>）和比较运算（, , <, >, <=, >=）。
    • 注意：Solidity 中的整数运算不会溢出/下溢（在 0.8.0 版本之后默认开启溢出检查，之前的版本需要使用 SafeMath 库）。
    • 示例：uint256 public supply = 1000000000000000000; // 1e18

  3. 地址型 (address)

    • 描述：存储一个 20 字节的以太坊地址,可以是普通地址或合约地址。
    • 成员：
      • balance：获取地址的以太币余额（单位是 wei）。
      • transfer(uint amount)：向地址发送指定数量的以太币（会抛出异常，消耗固定 2300 gas）。
      • send(uint amount)：向地址发送指定数量的以太币（返回 bool，可能失败，消耗最少 2300 gas）。
      • call(bytes memory data)：低级调用，可以发送数据和以太币，返回 (bool, bytes memory)，消耗 gas 不固定。
      • delegatecall(bytes memory data)：低级委托调用,用于调用另一个合约的代码但使用当前合约的存储上下文。
      • staticcall(bytes memory data)：低级静态调用,确保不会修改状态变量。
    • 示例：address public owner = msg.sender;

  4. 定长字节数组 (Fixed-size Byte Arrays)

    • 描述：用于存储固定长度的字节序列，长度从 bytes1 到 bytes32。
    • 操作：支持位运算（&, , ^）、长度访问（.length）、索引访问（如 bytesData[0]）以及类型转换。
    • 示例：bytes32 public constant HASH = keccak256("abc");

  5. 枚举 (Enum)

    • 描述：用户定义的类型，由一组命名常量组成，默认情况下，枚举中的第一个映射到 0，第二个映射到 1,依此类推。
    • 用途：提高代码可读性，例如表示状态、选项等。
    • 示例：
      enum State { Pending, Shipped, Delivered }
State public currentState;

  6. 函数类型 (Function Types)

    • 描述：表示函数，函数类型有可见性（public, private, internal, external）、状态可变性（pure, view, payable）以及是否返回值等特性。
    • 注意：函数名称是函数签名的一部分,但函数类型本身不包括名称。
    • 示例：function add(uint a, uint b) public pure returns (uint) { return a b; }

引用类型 (Reference Types)

引用类型的变量存储的是数据的内存地址或位置，赋值或传递时传递的是引用，对引用的修改会影响原始数据，使用引用类型时需要特别注意数据位置（Data Location）：storage（合约的持久化存储，昂贵）、memory（函数执行时的内存，临时且便宜）、calldata（函数参数的数据，只读，便宜）。

  1. 数组 (Arrays)

    • 描述：存储一系列相同类型的元素,可以是固定大小数组或动态大小数组。
    • 数据位置：可以是 storage 或 memory（或 calldata，用于函数参数）。
    • 成员：.length（获取/设置长度，动态数组可设置）、.push()（动态数组添加元素）、.pop()（动态数组移除最后一个元素）。
    • 示例：
      uint[] public dynamicArray; // 动态数组，默认 storage
uint[5] public fixedArray;  // 固定大小数组
function addToMemory() public pure {
    uint[] memory memoryArray = new uint[](3); // memory 数组
    memoryArray[0] = 1;
}

  2. 结构体 (Structs)

    • 描述：用户自定义的数据类型，允许将不同类型的数据组合在一起，结构体可以包含值类型和其他结构体（但不能包含自身，但可以包含指向自身的引用）。
    • 数据位置：通常是 storage，也可以是 memory。
    • 示例：
      struct User {
    uint id;
    string name;
    bool isActive;
}
User public user = User(1, "Alice", true);

  3. 映射 (Mappings)

    • 描述：一种键值对（dictionary/hash map）的数据结构，键（key）的类型可以是任何基本类型（除映射外，包括枚举和地址），值（value）的类型可以是任何类型，包括映射（形成嵌套映射）。
    • 数据位置：只能是 storage，不能用于 memory 或 calldata。
    • 注意：映射没有长度概念，也不能直接迭代其键值对（需要额外设计数据结构如数组来记录键）。
    • 示例：
      mapping(address => uint) public balances; // 地址到余额的映射
mapping(uint => string) public idToName;  // ID 到名称的映射

特殊类型和关键字

  1. 字符串 (string)

    • 描述：用于存储 UTF-8 编码的字符串，本质上是一个动态字节数组 (bytes),但提供了更方便的字符串操作。
    • 数据位置：可以是 storage 或 memory。
    • 示例：string public greeting = "Hello, Ethereum!";

  2. 地址的成员 (address payable)

    • 描述：address payable 是 address 的子类型，增加了 transfer 和 send 方法（虽然 address 也有，但 payable 更明确表示可以接收以太币），普通地址可以通过 .call() 接收以太币。

  3. 修饰符 (Modifiers)

    • 虽然不是严格的数据类型，但常与数据类型配合使用，如 onlyOwner 检查 msg.sender 是否为特定地址。view 和 pure 也是修饰符,用于声明函数不修改状态或读取状态。